刻蚀终点动态检测方法技术

一种刻蚀终点动态检测方法，包括：获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度，其中，从刻蚀开始至刻蚀完成包括延迟时间段、稳定刻蚀时间段和刻蚀终点判断时间段，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度对应；提供预设的延迟时间段参考阈值；搜索延迟时间段内的实时光信号强度的拐点，若在所述延迟时间段内搜索到拐点，则进入稳定刻蚀时间段，若在所述预设的延迟时间段内无拐点，则在到达参考阈值后进入稳定刻蚀时间段。本发明专利技术提供的延迟时间方法精确度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体刻蚀工艺，特别涉及一种。
技术介绍
集成电路制造工艺是一种平面制作工艺，其结合光刻、刻蚀、沉积、离子注入等多种工艺，在同一衬底表面形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接已具有完整的电子功能。随着集成电路的器件的特征尺寸不断地缩小，集成度不断地提高，对各步工艺的监控及其工艺结果的精确度提出了更高的要求。刻蚀工艺是集成电路制造工艺中最复杂的工序之一。精确监控刻蚀工艺的刻蚀终点显得尤为重要。在专利号为US5658423的美国专利中提供一种通过光学发射光谱法 (OES)判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点监控方法。采用OES判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点监控方法包括确定所检测的元素，所述元素为所要刻蚀的膜层的成分；采集所述元素的光强度，所述光强度与所述元素的浓度相关；随着刻蚀工艺的进行，在刻蚀终点，膜层物质被刻蚀完毕，所述元素在刻蚀腔的浓度减小，反应室内检测到的所述元素的光强度开始减小，此时，即为刻蚀终点。但是，在实际刻蚀工艺中发现，现有的判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的监控方法不能准确地监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种能准确地监控等离子体刻蚀工艺的。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度，其中，从刻蚀开始至刻蚀完成包括延迟时间段、稳定刻蚀时间段和刻蚀终点判断时间段，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度对应；提供预设的延迟时间段参考阈值；搜索延迟时间段内的实时光信号强度的拐点，若在所述延迟时间段内搜索到拐点，则进入稳定刻蚀时间段，若在所述预设的延迟时间段内无拐点，则在到达参考阈值后进入稳定刻蚀时间段。可选的，所述拐点的判断方法为搜索特定波长实时光信号的强度与时间的斜率， 实时光信号的强度曲线斜率为0对应的点为拐点。可选的，所述拐点的判断方法为获取稳定刻蚀时间段内的光信号噪声信号强度， 使得延迟时间段内相邻两个信号的变化幅度Δ I = In-Ilri小于稳定刻蚀时间段内信号噪声强度的10倍时进入稳定刻蚀时间段，其中In为第η个实时光信号的强度，Ilri为第η-1个实时光信号的强度，η为大于1的自然数。可选的，所述拐点获得方法为提供相邻的采样时间间隔，光信号的强度与前一个时间点的光信号强度的差值 Ah = In-Ilri，当Ah大于Ah-I数值的80%时则进入稳定刻蚀时间段，其中In为第η个实时光信号的强度，其中Ilri为第n-1个实时光信号的强度，η为大于1的自然数。可选的，所述延迟时间段参考阈值为经验值。可选的，所述延迟时间段参考阈值为小于10秒。可选的，所述延迟时间段参考阈值为5秒或6秒。可选的，所述刻蚀为等离子体刻蚀。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术的实施例通过搜索延迟时间参考阈值内的实时光信号的强度相对刻蚀时间的拐点，获得精确的延迟时间，避免通过操作人员的经验来判断刻蚀终点的延迟时间的缺陷，从而能够克服刻蚀设备的局限性，采用本专利技术的实施例获得的延迟时间来监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点精确度高。附图说明图1是本专利技术一实施例的流程示意图；图2是本专利技术一实施例的刻蚀信号的强度随时间的变化关系示意图；图3是图2实施例中搜索刻蚀信号的示意图；图4是本专利技术另一实施例的刻蚀信号的强度随时间的变化关系示意图；图5是图4实施例中搜索刻蚀信号的示意图； 图6是刻蚀氧化硅时，刻蚀产生的副产物CO对应的波长483nm光谱峰强度随时间的变化曲线；图7为刻蚀SiN实时光信号的强度曲线。 具体实施例方式由
技术介绍
可知，通过监控被刻蚀膜层所含有的元素的光学发射谱来监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的方法不能准确地监控到刻蚀终点。专利技术人针对上述问题进行研究，发现现有技术通常是通过光学发射光谱法来获得采集所检测的元素的光强度与时间的曲线，等到所述元素的光强度开始减小，即为刻蚀终点。但是，由于现有设备的局限性，采用测量设备测量元素的光强度与时间的曲线时， 获得的曲线的最开始的时间与测量设备开始测量的时间有一定的延迟时间，因此，刻蚀的延迟时间定义为通常开始刻蚀时，等离子体点火后腔体内的反应物和产物浓度有一个稳定的过程，因此在检测刻蚀终点前，要设定一个延迟时间(delay time)。延迟时间如果选择不当，会影响刻蚀终点的检测，甚至检测不到刻蚀终点。在现有技术的测量方法中，现有的判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的监控方法通常通过操作人员的经验来判断刻蚀终点的延迟时间，使得等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点不准确，影响刻蚀的精确度。为此，本专利技术的专利技术人提出一种优化的，来解决现有技术忽略刻蚀终点的延迟时间或通过操作人员的经验来判断刻蚀终点的延迟时间的缺陷，请参考图1，包括如下步骤步骤S101，获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度，其中，从刻蚀开始至刻蚀完成包括延迟时间段、稳定刻蚀时间段和刻蚀终点判断时间段，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度对应；步骤S102，提供预设的延迟时间段参考阈值；步骤S103，搜索延迟时间段内的实时光信号强度的拐点，若在所述延迟时间段内搜索到拐点，则进入稳定刻蚀时间段，若在所述预设的延迟时间段内无拐点，则在到达参考阈值后进入稳定刻蚀时间段。本专利技术的实施例通过获得从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度曲线，并且专利技术人发现延迟时间在对应强度曲线中具有拐点，从而能够精确判断延迟时间。下面结合一具体实施例对本专利技术的做详细描述。执行步骤S101，获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度，其中，从刻蚀开始至刻蚀完成包括延迟时间段、稳定刻蚀时间段和刻蚀终点判断时间段，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度对应。在一实施例中，获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度曲线具体包括提供一刻蚀设备，所述刻蚀设备为等离子体刻蚀设备，所述刻蚀设备具有刻蚀腔体，待刻蚀芯片置于所述腔体的承载盘上；在刻蚀腔体内通入刻蚀气体，采用等离子体刻蚀设备对所述待刻蚀芯片进行刻蚀；通过设置在所述等离子体刻蚀设备内的探测器采集刻蚀腔体内的光信号，所述光信号指的是刻蚀腔体内刻蚀反应物和刻蚀生成物所发射的不同波长的光的在各个时刻的强度；在一实施例中，当用碳氟化合物气体刻蚀氧化硅时，刻蚀产生的副产物中会有C0， 其对应的光谱波长为483nm，则通过检测483nm的峰强度随时间的变化，就可以知道腔体中 CO浓度的变化；从而推断出SiO2被刻蚀的情况。在另一实施例中，当用碳氟化合物气体刻蚀SiN (氮化硅)时，副产物为CN，其对应的光谱波长为387nm，则通过检测387nm的峰强度随时间的变化，就可以知道腔体中CN浓度的变化；从而推断出SiN被刻蚀的情况。需要说明的是，当待刻蚀芯片的类型和刻蚀气体的类型的选择不同，所述特定波长光信号也会相应不同，但是，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度是对应的，本领域的技术人员可以根据刻蚀芯片的类型和刻蚀气体的类型，选择相应的特定波长光信号，并获取所述特定波长光信号的强度，在此特意说明，不应过分限制本专利技术的保护范围。还需要指出的是，由于设备的局限性，采用测量设备测量元素的光强度与时间的曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种刻蚀终点动态检测方法，其特征在于，包括：获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度，其中，从刻蚀开始至刻蚀完成包括延迟时间段、稳定刻蚀时间段和刻蚀终点判断时间段，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度对应；提供预设的延迟时间段参考阈值；搜索延迟时间段内的实时光信号强度的拐点，若在所述延迟时间段内搜索到拐点，则进入稳定刻蚀时间段，若在所述预设的延迟时间段内无拐点，则在到达参考阈值后进入稳定刻蚀时间段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王兆祥，黄智林，李俊良，杜若昕，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31